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미생물이야기 Leuconostoc 란
2013-08-05 14:29:41
이엠생명과학연구원

Leuconostoc

 

서 론

 

  Leuconostoc은 혈액한천배지에서  α 또는 γ-용혈성을 나타내는 catalase 음성 그람양성구균으로서 그람염색과 집락 형태가 연쇄구균과 유사하며 사람에게 비병원성으로 인식되었던 균종이므로 정확한 균동정과 vancomycin 감수성 시험을 하지 않을 때에는 viridans streptococci, unidentified gram-positive cocci 등으로 보고될 가능성이 많았으나, 1984년 Colman 및 Ball은 혈액배양에서 Leuconostocs가 분리됨을 보고하였고, 1985년 Buu-Hoi 등은 면역기능이 저하된 두 환자의 혈액배양에서 vancomycin 고도 내성인 Leuconostoc에 의한 균혈증을 보고하였으며, Coovadia 등은 1987년에 Leuconostoc에 의한 뇌막염을 보고하여 균혈증, 뇌막염과 같은 심각한 감염병을 유발하는 균종으로 알려진 이후로 혈액, 뇌척수액과 같은 무균검체를 포함한 각종 검체에서의 분리 빈도가 1990년대이후부터 증가하고 있다[. Leuconostoc 균혈증 환자들은 다양한 선행질환을 가지고 있는 환자에서 발생하며 특히 면역기능이 저하된 환자에서 정맥도관 유치, 기관절개술, 기관내 삽관, 위루설치술 후에 발생하는 빈도가 높다. Leuconostoc 균혈증은 외국의 경우 30예 이상이 보고되었으나 국내에서는 윤 등의 보고이외에는 없는 것으로 생각된다. 이처럼 국내에서 Leuconostoc 균혈증의 증례보고가 적은 이유는 감염 자체가 적은 것이 가장 큰 원인일 것이나 균동정이 까다롭고 비병원성 세균으로 인식하는 것도 하나의 원인으로 생각된다.   또한 1990년대이후로 Leuconostoc 균혈증이 증가하고 있는 이유는 환자 구성의 변화와 임상병리과의 균 검출 능력이 높아진 두가지 측면으로 생각된다. 즉, 1990년대를 전후로 면역기능저하환자 및 catheter를 포함한 각종 침입적 처치술과 vancomycin 사용이 급격히 증가함으로써 vancomycin 내성인 Leuconostoc 균주가 기회감염원으로 작용할 가능성이 증가하였고, 임상병리과에서는 vancomycin 내성 장구균이 증가함에 따라 혈액에서 분리되는   용혈 또는 용혈성이 없는 catalase 음성 그람양성구균에 대해서도 vancomycin 감수성 시험을 시행하게 된 것이 Leuconostoc의 검출이 증가된 주요 원인으로 생각된다. 이런 점에서 볼 때 향후 혈액을 포함한 각종 검체에서 Leuconostoc의 분리율이 증가할 것으로 추측되며 비병원성으로 인식되고 있는 Leuconostoc 균종들도 감염원으로 작용할 가능성도 있다. 

 

 

 

 

 

특징과 분류

 

  Leuconostoc은 catalase 음성 그람양성구균으로서 당 발효의 최종 대사산물로 lactic acid를 생성한다. Leuconostoc의 성장에는 여러 가지 영양성분이 필요하지만 다양한 환경에 적응하여 성장할 수 있으며 당, 단백질 대사산물, 비타민 등이 많고 산소압이 낮은 곳에서 증식이 잘 된다. Leuconostoc은 사람과 동물의 대장과 점막등에 상재균으로 존재하며 우유, 낙농제품과 다양한 발효음식을 제조하는데 사용되는 사람에게 유용한 세균으로 사람에게 감염을 일으키지 않는 것으로 알려져 있었다.   Leuconostoc은 catalase 음성 그람양성구균 중 vancomycin에 내성이고 PYR 시험과 leucine aminopeptidase (LAP) 시험이 음성이며 glucose에서 CO2를 생성하는 유일한 균종이므로 항균제감수성시험과 몇가지 생화학 시험으로 쉽게 감별할 수 있다. 그러나 Leuconostoc은 새로운 균종이 계속 첨가되고 분류가 바뀌며 표준화된 생화학 시험법이 없기 때문에 전통적인 방법으로는 종 동정이 어렵고 상품화된 동정제품도 마찬가지이다. 분자생물학적 방법에 의한 Leuconostoc의 분류는 Leuconostoc, OenococcusWeissella의 3가지 균속으로 나눠지며 Leuconostoc 균속에는 L. mesenteroides, L. lactis, L. pseudomesenteroides, L. citreum (L. amelibiosum), L. fallax, L. argentinum, L. carnosumL. gelidum의 8균종이 속해 있고, L. mesenteroides에는 L. mesenteroides subspecies mesenteroides, dextranicumcremoris의 3가지 아형으로 분류되며, Oenococcus 균속에는 O. oeni만 있으며, Weissella 균속에는 W. confusa, W. halotolerans, W. hellenica, W. kandleri, W. minor, W. paramesenteroidesW. viridescens의 7 균종이 있다. 또한 Leuconostoc은 같은 균종내에서도 생화학 성상이 다양한 이질적인 균종들이 존재하므로 정확한 동정을 위해서는 각 균종에 특이적인 PCR을 시행하거나 분리균주의 16S 또는 23S rDNA 염기서열 또는 세포벽 성분을 분석해야 한다. 그러나 임상검사실에서 균 동정을 위하여 이러한 업무를 시행하는 것은 현재로는 가치가 없을 것이다. 그러므로 임상검체에서 catalase 음성이면서 그람양성구균과 유사한 형태이고 vancomycin 내성인 균주가 분리될 경우에는 PYR 시험, LAP 시험, MRS broth 가스 생성시험, arginine dihydrolase 시험을 시행한 후 그 결과에 따라 생화학 시험을 추가하여 균속 또는 균종수준까지 동정하는 것이 현실적이다.

 

감별 동정

 

  Leuconostoc 균속과 감별해야할 균속으로는 heterofermentative lactobacilli, WeissellaOenococcus가 대표적이다. Lactobacilli와 Leuconostoc의 간단하면서도 중요한 감별점은 그람염색 형태이다. Leuconostoc 균주도 고체배지에서 증식된 균주는 구간균 형태를 보일 수 있으나 액체배지에서 증식시키면 구형에 가까우므로 lactobacilli와 구분되며, Lactobacillus confusus는 난원형의 형태를 보이지만 arginine dihydrolase 양성이므로 Leuconostoc과 감별된다. Oenococcus oeni는 이전의 Leuconostoc oenos였던 균종으로서 다른 Leuconostoc 균종과는 달리 pH 4.8의 산성배지와 10% ethanol을 함유한 배지에서 증식되고 토마토 쥬스 성분이 있을 때 증식이 잘되는 특징이 있으며 임상검체에서 분리되지 않는다. WeissellaLeuconostoc 균속과 생화학 성상이 매우 유사하므로 감별 동정이 어렵지만 W. viridescens, W. paramesenteroidesW. hellenica를 제외한 균종들은  arginine dihydrolase 양성이다. W. viridescens는 그람염색에서 간균의 형태를 보이므로  Leuconostoc과 감별할 수 있으며, W. hellenica는 37℃에서 증식하지 않으므로 임상검체에서 분리될 가능성이 희박하다. W. paramesenteroides는 예전에 Leuconostoc paramesenteroides로 분류하였던 균종이다.

  Leuconostoc의 균종별 감별동정은 매우 어렵지만 L. cremoris, L. carnosum, L. fallax, L. argentinum L. gelidum은 35-37℃ 배양환경에서 MRS broth, Todd-Hewitt broth와 혈액한천배지에서 증식하지 못하므로, 임상검사실에서는 L. mesenteroides, L. pseudomesenteroides, L. citreum, L. lactis, W. paramesenteroides를 감별할 수 있는 생화학 동정시험을 시행하여도 병원성 균종을 감별하는데 무리가 없다. 균종별 생화학 시험의 특징으로서 L. lactis는 esculin 가수분해 음성이며, L. citreum은 raffinose와 melibiose broth에서 산생성을 못하고, W. paramesenteroides는 raffinose broth에서는 산을 생성하나 melibiose broth에서 산을 생성하지 못하며, L. pseudomesenteroides는 6.5% NaCl 배지에서 증식하지 못하는 점이 L. mesenteroides와의 차이점이다. 그러나, Leuconostoc 균속의 생화학 성상은 기초배지의 종류, 배양 온도와 기간, 접종량 등의 여러 가지 조건에 따라 달라질 수 있으며, 같은 균종에서도 이질적인 생화학 반응을 보일 수 있으며 보고자에 따라 균종별 생화학 시험 양성률의 차이가 크므로 결과 판독에 주의가 필요하다.

 

항균제 감수성

 

  Leuconostoc의 항균제 감수성 시험은 표준화된 방법이 없기 때문에 판정기준이 없으나 Streptococcus pneumoniae이외의 연쇄구균에 적용하면 vancomycin에 고도내성이며 erythromycin, aminoglycoside, minocycline, chloramphenicol, daptomycin, imipenem에는 감수성이고, penicillin에는 내성 균주가 많으나 대부분의 MIC가 1 ㎍/mL이하이며 3세대 cephalosporin 계열 약물에는 중간 또는 고도 내성을 보이는 균주가 많다. Leuconostoc의 세포벽 아미노산은 vancomycin이 결합하는 D-alanyl-D-alanine과는 다른 구조인 L-alanyl-L-alanine으로 구성되어 있기 때문에 vancomycin에 고도의 자연내성을 갖게 된다. 같은 이유로 penicillin은 Leuconostoc에 살균작용을 하지 못한다. 그러므로 Leuconostoc 균혈증에서는 catheter의 제거와 함께 고용량의 penicillin과 aminoglycoside와의 병합요법이 필요하다.

Table 1. Biochemical characteristics of Leuconostoc

 Biochemical tests

Organisms1

LME

LPS

LCI

LLA

WPA

 Acid from

        Arabinose

+

+

+

v

+

        Cellobiose

v

+

v

-

v

        Galactose

+

+

-

+

+

        Maltose

+

+

+

+

+

        Melibiose

v

+

-

+

v

        Raffinose

v

v

-

v

+

        Ribose

v

v

-

-

ND

        Sucrose

+

+

+

+

+

        Trehalose

+

+

+

v

+

        Xylose

v

+

v

-

v

        Hydrolysis of esculin

+

+

+

-

+

        Growth in 6.5% NaCl

v

-

v

v

+

1Adopted from reference
Abbreviations: LME, L. mesenteroides; LPS, L. pseudomesenteroides;
LCI, L. citreum; LLA, L. lactis; WPA, W. paramesenteroides;
+, 90% or more strains positive; -, 90% or more strains negative;
v, 11-89% of strains positive; ND, Not determined; d, delayed reaction. 




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